天然氣資源及其應(yīng)用

摘 要 在目前國內(nèi)外能源發(fā)展的大背景下，天然氣作為一種較為清潔的資源受到了越來越多的重視。本文首先對(duì)天然氣進(jìn)行了簡單的定義說明，然后對(duì)其開采、分類、優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了較為詳細(xì)的介紹，最后簡要闡述了天然氣的應(yīng)用領(lǐng)域。

關(guān)鍵詞 天然氣；能源；開采；分類；應(yīng)用

中圖分類號(hào) TE02 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1673-9671-(2012)071-0200-01

煤炭、石油、天然氣并稱為世界能源的三大支柱。其中，天然氣資源作為全球公認(rèn)的最清潔能源，現(xiàn)已成為世界各國改善環(huán)境和維持經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的最佳能源選擇。世界各國能源結(jié)構(gòu)將逐步圍繞天然氣作巨大的調(diào)整。在中國能源結(jié)構(gòu)中，到2020年，預(yù)測天然氣占一次能源消費(fèi)總量的比例將從現(xiàn)在的4％上升至10％。

我國是世界上最早利用天然氣的國家之一，蘊(yùn)藏量豐富，現(xiàn)已探明儲(chǔ)量為38.6萬億立方米，可開采量24.7萬億立方米，可供使用60年以上。全國第二大能源工程——西氣東輸工程投入使用，年輸氣能力200億立方米，覆蓋人口2億多。2005年全國天然氣用量達(dá)500多億立方米，2020年預(yù)計(jì)達(dá)2500億立方米。針對(duì)現(xiàn)狀，國家發(fā)展改革委研究制定的《天然氣利用政策》（2007年8月30日頒布實(shí)施）強(qiáng)調(diào)要確保天然氣優(yōu)先用于城市燃?xì)猓龠M(jìn)天然氣科學(xué)利用、有序發(fā)展。

1 天然氣簡介

天然氣是一種多組分的混合氣體，主要成分是烷烴，其中甲烷占絕大多數(shù)，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷，此外一般還含有硫化氫、二氧化碳、氮和水氣，以及微量的惰性氣體，如氦和氬等。在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，甲烷至丁烷以氣體狀態(tài)存在，戊烷以上為

液體。

與煤炭、石油等能源相比，天然氣在燃燒過程中產(chǎn)生的能影響人類呼吸系統(tǒng)健康的物質(zhì)極少，產(chǎn)生的二氧化碳僅為煤的40%左右，產(chǎn)生的二氧化硫也很少。天然氣燃燒后無廢渣、廢水產(chǎn)生，具有使用安全、熱值高、潔凈等優(yōu)勢。

2 天然氣開采

天然氣也同原油一樣埋藏在地下封閉的地質(zhì)構(gòu)造之中，有些和原油儲(chǔ)藏在同一層位，有些單獨(dú)存在。對(duì)于和原油儲(chǔ)藏在同一層位的天然氣，會(huì)伴隨原油一起開采出來。對(duì)于只有單相氣存在的，我們稱之為氣藏，其開采方法既與原油的開采方法十分相似，又有其特殊的地方。

由于天然氣密度小，為0.75～0.8千克/立方米，井筒氣柱對(duì)井底的壓力小；天然氣粘度小，在地層和管道中的流動(dòng)阻力也??；又由于膨脹系數(shù)大，其彈性能量也大。因此天然氣開采時(shí)一般采用自噴方式。這和自噴采油方式基本一樣。不過因?yàn)闅饩畨毫σ话爿^高加上天然氣屬于易燃易爆氣體，對(duì)采氣井口裝置的承壓能力和密封性能比對(duì)采油井口裝置的要求要高的多。

由以上原理，天然氣開采分為以下方法：小油管排水采氣法、泡沫排水采氣方法、柱塞氣舉排水采氣方法以及深井泵排水采氣方法。

3 天然氣的分類

在石油地質(zhì)學(xué)中，通常指油田氣和氣田氣。其組成以烴類為主，并含有非烴氣體。廣義的天然氣是指地殼中一切天然生成的氣體，包括油田氣、氣田氣、泥火山氣、煤撐器和生物生成氣等。按天然氣在地下存在的相態(tài)可分為游離態(tài)、溶解態(tài)、吸附態(tài)和固態(tài)水合物。只有游離態(tài)的天然氣經(jīng)聚集形成天然氣藏，才可開發(fā)利用。天然氣主要用途是作燃料，可制造炭黑、化學(xué)藥品和液化石油氣，由天然氣生產(chǎn)的丙烷、丁烷是現(xiàn)代工業(yè)的重要原料。天然氣主要由氣態(tài)低分子烴和非烴氣體混合組成。

3.1 液化天然氣（LNG）

天然氣與煤炭、石油并稱目前世界一次能源的三大支柱。天然氣的蘊(yùn)藏量和開采量都很大，其基本成分是甲烷。它除了是廉價(jià)的化工原料外，主要作為燃料使用，它不僅作為居民的生活燃料，而且還被用作汽車、船舶、飛機(jī)等交通運(yùn)輸工具的燃料。由于天然氣熱值高，燃燒產(chǎn)物對(duì)環(huán)境污染少，被認(rèn)為是優(yōu)質(zhì)潔凈燃料。

目前，液化天然氣（LNG）在我國已經(jīng)成為一門新興工業(yè)，正在迅猛發(fā)展。液化天然氣（LNG）技術(shù)除了用來解決運(yùn)輸和儲(chǔ)存問題外，還廣泛地用于天然氣使用時(shí)的調(diào)峰裝置上。

3.2 液化石油氣（LPG）

液化石油氣是石油產(chǎn)品之一。英文名稱liquefied petroleum gas，簡稱LPG。是由煉廠氣或天然氣（包括油田伴生氣）加壓、降溫、液化得到的一種無色、揮發(fā)性氣體。由煉廠氣所得的液化石油氣，主要成分為丙烷、丙烯、丁烷、丁烯，同時(shí)含有少量戊烷、戊烯和微量硫化合物雜質(zhì)。由天然氣所得的液化氣的成分基本不含烯烴。

3.3 液化煤層氣（ HCL）

我國是世界煤炭生產(chǎn)大國，煤層氣相應(yīng)的儲(chǔ)藏量也很大，儲(chǔ)藏量和天然氣基本一樣。其基本成分是甲烷。它除了是廉價(jià)的化工原料外，主要作為燃料使用，它不僅作為居民的生活燃料，而且還被用作汽車、船舶、飛機(jī)等交通運(yùn)輸工具的燃料。由于煤層氣熱值高，燃燒產(chǎn)物對(duì)環(huán)境污染少，被認(rèn)為是優(yōu)質(zhì)潔凈燃料。

4 天然氣主要優(yōu)點(diǎn)

天然氣是較為安全的燃?xì)庵?，它不含一氧化碳，也比空氣輕，一旦泄漏，立即會(huì)向上擴(kuò)散，不易積聚形成爆炸性氣體，安全性較高。采用天然氣作為能源，可減少煤和石油的用量，因而大大改善環(huán)境污染問題；天然氣作為一種清潔能源，能減少二氧化硫和粉塵排放量近100%，減少二氧化碳排放量60%和氮氧化合物排放量50%，并有助于減少酸雨形成，舒緩地球溫室效應(yīng)，從根本上改善環(huán)境質(zhì)量。其優(yōu)點(diǎn)有：

1）綠色環(huán)保：天然氣是一種潔凈環(huán)保的優(yōu)質(zhì)能源，幾乎不含硫、粉塵和其他有害物 質(zhì)，燃燒時(shí)產(chǎn)生二氧化碳少于其他化石燃料，造成溫室效應(yīng)較低，因而能從根本上改善環(huán)境質(zhì)量。

2）經(jīng)濟(jì)實(shí)惠：天然氣與人工煤氣相比，同比熱值價(jià)格相當(dāng)，并且天然氣清潔干凈，能延長灶具的使用壽命，也有利于用戶減少維修費(fèi)用的支出。天然氣是潔凈燃?xì)猓?yīng)穩(wěn)定，能夠改善空氣質(zhì)量，因而能為該地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供新的動(dòng)力，帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)繁榮及改善環(huán)境。

3）安全可靠：天然氣無毒、易散發(fā)，比重輕于空氣，不宜積聚成爆炸性氣體，是較為安全的燃?xì)狻?/p>

4）改善生活：隨著家庭使用安全、可靠的天然氣，以及享用港華燃?xì)馓峁┯H切、專業(yè)和高效率的售后服務(wù)和新式爐具，將會(huì)極大改善家居環(huán)境，提高生活質(zhì)量。

5 天然氣應(yīng)用領(lǐng)域

天然氣利用領(lǐng)域非常廣泛，除了能用于炊事外，還可廣泛作為發(fā)電、石油化工、機(jī)械制造、玻璃陶瓷、汽車、集中空調(diào)的燃料或原料。

民用：居民家庭廚用的最佳燃料，既可以燒水煮飯，又可以洗浴取暖。

商業(yè)：替代煤、燃油等能源，可用于賓館、酒店、工廠、醫(yī)院、商場等大型公共場所的中央空調(diào)系統(tǒng)；作為鍋爐燃料可以用于供熱、衛(wèi)生熱水、蒸汽等。

原料：作為化工原料及電站發(fā)電的原料。

動(dòng)力：代替汽油作為汽車動(dòng)力燃料，可以降低交通運(yùn)輸成本及減少城市污染。

隨著科技的發(fā)展，在未來的世界里人類肯定會(huì)找到比天然氣更為理想的能源。但不管將來誰取代天然氣，天然氣將起到向新能源邁進(jìn)的不可替代的重要的橋梁作用。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介

張西子（1991—），女，山東德州人，學(xué)歷：本科，現(xiàn)職稱：學(xué)生，研究方向：電氣工程及其自動(dòng)化。